Magnetyzacja osiowa, promieniowa i wielobiegunowa: jak wybrać właściwy wzór

Szybka odpowiedź:W przypadku magnesów pierścieniowych neodymowych, namagnesowanie osiowe nadaje się do prostych zastosowań w trzymaniu i sprzęganiu; namagnesowanie promieniowe (ID-OD) jest standardem w silnikach BLDC i PMSM, gdzie linie pola muszą przecinać szczelinę powietrzną; wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe (8–72 bieguny) jest domyślne w silnikach precyzyjnych i enkoderach. Wykorzystanie promieniowe jest o 15–20% wyższe niż osiowe. Liczba biegunów jest ograniczona minimalną szerokością łuku biegunowego (zwykle 3 mm) i możliwościami mocowania magnesującego.

Niniejszy artykuł opiera się na rzeczywistych danych produkcyjnych zTechnologia FullzenWarsztat magnetyzacyjny pomoże Ci rozwiązać podstawowe problemy w wyborze kierunku magnesowania:

Różnice w rozkładzie pola pomiędzy czterema trybami namagnesowania — osiowym, średnicowym, promieniowym i wielobiegunowym (nie tylko definicje, ale także porównania ilościowe)

Macierz decyzyjna dotycząca typu silnika i trybu magnesowania: co wybrać dla silników BLDC/PMSM/krokowych/enkoderów

Podstawy ilościowe doboru liczby biegunów: zależności między liczbą biegunów a gęstością momentu obrotowego, momentem obrotowym i sprawnością

Dane ze świata rzeczywistego dotyczące kosztów urządzeń magnesujących i czasu realizacji procesów

Standardowe procedury kontroli jakości po namagnesowaniu

Podstawy magnetyzacji: Dlaczego kierunek ma znaczenie w przypadku magnesów pierścieniowych

Kierunek magnesowania nie jest wyborem po produkcji — jest ustalany na etapie tłoczenia i nie można go później zmienić. Zrozumienie tego z góry pozwala uniknąć kosztownych przeróbek.

Jak ustala się namagnesowanie podczas produkcji

Wiele osób zakłada, że ​​kierunek magnesowania jest określany podczas procesu magnesowania. W rzeczywistości tak nie jest. W przypadku spiekanych magnesów pierścieniowych z neodymu, kierunek orientacji domen jest blokowany podczas procesu prasowania przez przyłożone zewnętrzne pole magnetyczne – jest to cecha charakterystyczna materiałów anizotropowych.

Oto cały proces:

Etap prasowania:Do matrycy przyłożono orientujące pole magnetyczne, aby wyrównać oś łatwego namagnesowania ziaren Nd₂Fe₁₄B z kierunkiem docelowym.

Etap spiekania:Zagęszczanie w wysokiej temperaturze „zamraża” orientację kryształów w materiale wyjściowym.

Etap magnesowania:Silne pole magnetyczne o impulsowym działaniu odwraca wszystkie zorientowane domeny, umieszczając je na swoim miejscu — jeżeli orientacja i kierunek magnesowania są zgodne, uzyskuje się optymalną wydajność magnetyczną.

Dlatego kierunek magnesowania należy określić w momencie składania zamówienia: kierunek orientacji matrycy do prasowania jest dostosowywany do Państwa wymagań. Po zakończeniu spiekania orientacja ta nie może zostać zmieniona.

Anizotropia a izotropia: co to oznacza dla Twojego projektu

Przed wyborem sposobu magnesowania należy zapoznać się z podstawowymi klasyfikacjami materiałów:

Anizotropowy spiek NdFeB:Wydajność magnetyczna jest optymalna wzdłuż osi orientacji; wydajność gwałtownie spada powyżej odchylenia 30°. Nadaje się do namagnesowania osiowego, promieniowego, średnicowego i innych kierunkowych.

Izotropowo wiązany NdFeB:Brak preferowanego kierunku orientacji; można namagnesować w dowolnym kierunku, ale maksymalny produkt energetyczny jest o 30–40% niższy niż w przypadku spiekania. Nadaje się do wielobiegunowych i złożonych układów namagnesowania.

Izotropowy formowany wtryskowo NdFeB:Najniższe parametry magnetyczne, ale można je formować wtryskowo w złożone kształty i obsługuje namagnesowanie po nałożeniu. Nadaje się do niestandardowych geometrii.

W Fullzen Technology ponad 85% miesięcznych dostaw magnesów pierścieniowych to anizotropowe spiekane magnesy NdFeB – ponieważ klienci z branży silników oczekują najwyższej wydajności magnetycznej. Magnesy łączone są stosowane głównie w wielobiegunowych pierścieniach enkoderowych.

Dowiedz się omagnesy pierścieniowe neodymowew konfiguracjach standardowych i niestandardowych (rozmiary, tolerancje i dobór materiałów — patrz nasz przewodnik po wymiarach).

Cztery wzorce namagnesowania dla magnesów pierścieniowych

Magnesy pierścieniowe obsługują cztery różne wzorce namagnesowania, z których każdy wytwarza zasadniczo inny rozkład pola magnetycznego, co decyduje o tym, w jakich zastosowaniach mogą być skutecznie wykorzystywane.

Magnetyzacja osiowa (pojedyncza oś przez grubość)

Pole magnetyczne przebiega wzdłuż osi (grubości) magnesu pierścieniowego, z biegunem N na jednym końcu, a biegunem S na drugim. Jest to najprostsza i najtańsza metoda magnesowania.

Charakterystyka:

Pole przechodzi przez cały kierunek grubości; linie strumienia biegną od jednej powierzchni końcowej do drugiej.

Najprostszy przyrząd magnesujący — wystarczą dwie równoległe płytki.

Wydajność >98% ze względu na łatwą kontrolę kierunku pola.

Dobra jednorodność pola powierzchni, odpowiednia w sytuacjach wymagających jednorodnego przyciągania.

Typowe zastosowania:Sprzęgła magnetyczne, uchwyty, zamki magnetyczne do drzwi, proste czujniki. Rzadko stosowane w silnikach, ponieważ pole osiowe nie może skutecznie przekroczyć szczeliny powietrznej, aby napędzać obrót wirnika.

Magnetyzacja średnicowa (przekrój)

Pole magnetyczne przebiega wzdłuż średnicy magnesu pierścieniowego, z N po jednej stronie i S po stronie przeciwnej. Uwaga: Jest to stosunkowo rzadkie zjawisko w przypadku magnesów pierścieniowych i bardziej typowe dla magnesów cylindrycznych/dyskowych.

Charakterystyka:

Pole przebiega przez przekrój poprzeczny; linie strumienia biegną od jednej strony pierścienia do przeciwnej strony.

Wymaga specjalnego urządzenia magnesującego o średnicy, które jest 3–5 razy droższe od urządzenia osiowego.

W magnesach pierścieniowych namagnesowanie średnicowe zapewnia niższe wykorzystanie pola niż namagnesowanie promieniowe.

Magnetyzacja średnicowa jest rzadko stosowana w magnesach pierścieniowych. Jeśli aplikacja wymaga pola w przekroju poprzecznym, magnetyzacja radialna (ID-OD) jest zazwyczaj lepszym wyborem. Magnetyzacja średnicowa jest stosowana głównie w magnesach cylindrycznych.

Magnetyzacja promieniowa (ID-do-OD)

Pole magnetyczne przebiega promieniowo – od średnicy wewnętrznej (ID) do średnicy zewnętrznej (OD) lub od OD do ID. Jest to najpowszechniejsza metoda magnesowania magnesów pierścieniowych w zastosowaniach silnikowych.

Charakterystyka:

Linie strumienia wychodzą z otworu, przecinają szczelinę powietrzną i docierają do powierzchni zewnętrznej — idealnie dopasowując się do struktury obwodu magnetycznego silnika.

Magnetyzacja promieniowa pozwala na wykorzystanie energii magnetycznej o 15–20% wyższe niż magnetyzacja osiowa, ponieważ kierunek pola pokrywa się ze ścieżką strumienia w szczelinie powietrznej.

Wymaga specjalnego urządzenia magnetycznego ID-OD z rdzeniem bieguna wewnętrznego umieszczonym w otworze i zewnętrzną tuleją bieguna otaczającą średnicę zewnętrzną.

Trudność i koszt namagnesowania są wyższe niż w przypadku metody osiowej (złożoność osprzętu 5–20 razy większa).

Typowe zastosowania:Silniki BLDC, silniki PMSM, serwosilniki, generatory, sprzęgła magnetyczne. W Fullzen Technology namagnesowanie promieniowe stanowi ponad 70% zamówień od klientów z branży silników.

Aby uzyskać pełne dane techniczne i informacje dotyczące pojemności magnesów pierścieniowych namagnesowanych promieniowo, zapoznaj się z nasząpierścieniowe magnesy namagnesowane promieniowo do zastosowań silnikowych.

Magnetyzacja wielobiegunowa (NS przemienna)

Bieguny N i S naprzemiennie układają się wzdłuż obwodu magnesu pierścieniowego, tworząc wiele par biegunów. Jest to standardowy wybór w przypadku silników precyzyjnych i enkoderów.

Charakterystyka:

Bieguny rozmieszczone są naprzemiennie na obwodzie: NSNS..., od 2 par biegunów (4 bieguny) do 36 par biegunów (72 bieguny).

Większa liczba biegunów oznacza wyższą częstotliwość pola w szczelinie powietrznej, mniejsze tętnienia momentu obrotowego i wyższą rozdzielczość enkodera.

Każdy biegun wymaga dedykowanego osprzętu magnetycznego — większa liczba biegunów oznacza bardziej skomplikowaną konstrukcję i produkcję osprzętu.

Można je zrealizować jako wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe (naprzemienne ID-OD) lub wielobiegunowe namagnesowanie osiowe (naprzemienne czołowo).

Typowe zastosowania:Wirniki silników BLDC/PMSM, enkodery magnetyczne, silniki momentowe, silniki z napędem bezpośrednim. W Fullzen liczba wspólnych biegunów dla wielobiegunowych magnesów pierścieniowych wynosi 8/10/12/14/16/24/32/48/64/72 bieguny.

Porównanie wzorów namagnesowania: dane dotyczące wydajności

Poniższa tabela zawiera najważniejsze parametry wydajności, które inżynierowie muszą porównać przy wyborze wzoru namagnesowania dla swojego zastosowania.

Parametr	Osiowy	Diametralny	Promieniowy (pojedyncza para biegunów)	Wielobiegunowy promieniowy
Kierunek pola	Grubość (ściana N→ściana S)	Przekrój poprzeczny	ID → OD	NS naprzemienny obwodowy
Wykorzystanie energii magnetycznej	Linia bazowa (100%)	~80-85%	o 15–20% wyższa niż osiowa	Tak samo jak promieniowe, z niewielką stratą wielobiegunową
Złożoność osprzętu	Najniższy (równoległe płyty)	Średnia (średnica płytek)	Wysokie (rdzenie biegunowe ID-OD)	Najwyższe (rdzenie wielobiegunowe)
Poziom kosztów oprawy	$	$$	$$-$$$	$$$-$$$$
Dawać	>98%	>95%	>93%	>90% (zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby biegunów)
Typowa liczba słupów	1 para (2 bieguny)	1 para (2 bieguny)	1 para (2 bieguny)	4–36 par (8–72 kije)
Czas realizacji (wliczając montaż)	Standard	+3-5 dni	+5-7 dni	+7-14 dni
Przydatność silnika	Niski	Niski (nie nadaje się do pierścionków)	Wysoki	Najwyższy
Zgodność enkodera	Nie nadaje się	Nie nadaje się	Niska rozdzielczość	Wysoka rozdzielczość

 

Dane te ujawniają jeden zasadniczy fakt: chociaż namagnesowanie promieniowe (w tym wielobiegunowe) wiąże się z wyższymi kosztami osprzętu i dłuższym czasem realizacji, jego wykorzystanie energii magnetycznej i kompatybilność z silnikami znacznie przewyższają te z magnesowania osiowego. Dlatego ponad 70% klientów Fullzen wybiera magnesowanie promieniowe lub wielobiegunowe.

[Uwaga] Koszty oprawy są wartościami względnymi. Rzeczywiste koszty zależą od średnicy zewnętrznej pierścienia, grubości ścianki i liczby słupów. Oprawa wielobiegunowa 8-biegunowa o średnicy zewnętrznej 30 mm kosztuje około 800–1200 dolarów; oprawa 24-biegunowa o średnicy zewnętrznej 60 mm kosztuje około 2500–4000 dolarów.

Typ silnika → Wzór magnesowania: Macierz decyzyjna

Macierz ta mapuje najpopularniejsze architektury silników na ich optymalny wzór magnesowania, w oparciu o nasze dane produkcyjne z Fullzen Technology.

Tego właśnie nie oferuje prawie żaden konkurent — prostej macierzy decyzyjnej, którą można bezpośrednio śledzić. Różne architektury silników mają zupełnie inne wymagania dotyczące trybu magnesowania; nieprawidłowy wybór nie tylko obniża wydajność, ale po prostu nie działa.

Silniki BLDC Inrunner

Silniki BLDC Inrunner:stojan na zewnątrz, wirnik (magnesy) obracający się wewnątrz.

Zalecany tryb magnesowania:Wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe (kierunek ID-do-OD, naprzemienny NS)

Typowa liczba słupów:8/10/12/14 słupów (4–7 par słupów)

Powód:Pole promieniowe przechodzi bezpośrednio przez szczelinę powietrzną, synchronizując się z polem wirującym generowanym przez uzwojenia stojana. Większa liczba biegunów przekłada się na mniejsze tętnienia momentu obrotowego.

Udział w dostawach Fullzen: 95% klientów Inrunner BLDC wybiera wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe.

Silniki BLDC Outrunner

Silniki BLDC Outrunner:Wirnik (magnesy) obracają się na zewnątrz, a stojan wewnątrz. Powszechne w dronach i zastosowaniach z napędem bezpośrednim o niskiej prędkości.

Zalecany tryb magnesowania:Wielobiegunowe namagnesowanie radialne (kierunek OD-ID, naprzemienny NS — przeciwny do wirujących)

Typowa liczba słupów:12/14/16/24 słupy (6–12 par słupów)

Powód:Magnesy wirnika zewnętrznego otaczają stojan; pole promieniowe biegnie od średnicy zewnętrznej do wewnętrznej, ponownie ustawiając się zgodnie ze ścieżką strumienia w szczelinie powietrznej.

Uwaga: Liczba tyczek jest zazwyczaj o 2–4 większa niż liczba tyczek wewnętrznych, ponieważ te drugie mają większą średnicę i mieszczą więcej tyczek.

Silniki PMSM i serwosilniki

Zalecany tryb magnesowania:Wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe (układy Halbacha mogą być stosowane w zaawansowanych zastosowaniach)

Typowa liczba słupów:8/10/12 słupów

Tablica Halbacha:Specjalny układ magnesowania, który wzmacnia pole magnetyczne z jednej strony, a znosi je z drugiej. Nadaje się do serwosilników o ekstremalnie wysokich wymaganiach co do gęstości momentu obrotowego.

Pełna funkcjonalność:Obsługuje magnetyzację układu Halbacha o minimalnej średnicy zewnętrznej 25 mm i maksymalnej średnicy zewnętrznej 120 mm.

Silniki krokowe

Zalecany tryb magnesowania:Wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe

Typowa liczba słupów:50 zębów (100 biegunów) to standard w konstrukcji hybrydowego silnika krokowego.

Notatka:Konstrukcje wirników silników krokowych są dość specyficzne – zazwyczaj nie są to proste magnesy pierścieniowe, lecz struktury z zębatymi biegunami. Jednak niektóre zaawansowane silniki krokowe z magnesami trwałymi wykorzystują wielobiegunowe magnesy pierścieniowe.

Enkodery magnetyczne i czujniki położenia

Zalecany tryb magnesowania:Wielobiegunowe namagnesowanie promieniowe (lub łączone pierścienie wielobiegunowe NdFeB)

Typowa liczba słupów:32/64/128/256 biegunów — liczba biegunów bezpośrednio określa rozdzielczość enkodera.

Wybór materiałów:Pierścienie enkoderowe o dużej liczbie biegunów zwykle wykorzystują izotropowo wiązane NdFeB, ponieważ wiązane materiały można formować wtryskowo i swobodnie namagnesowywać bez ograniczeń związanych z orientacją prasowania.

Kluczowe parametry:Dokładność kątowa międzybiegunowa <0,5°, czystość sinusoidalna przebiegu pola magnetycznego >99%.

[Uwaga] Wymagania dotyczące precyzji pierścieni enkoderowych są znacznie wyższe niż w przypadku magnesów silnikowych. W Fullzen pierścienie enkoderowe są produkowane na dedykowanej linii produkcyjnej, z tolerancją odstępu biegunów kontrolowaną w zakresie ±0,02 mm.

Silniki strumieniowe osiowe (nowe zastosowania)

Zalecany tryb magnesowania:Magnetyzacja osiowa lub magnetyzacja osiowa wielobiegunowa

Wyjaśnienie:Silniki o strumieniu osiowym (silniki tarczowe) mają inny kierunek obwodu magnetycznego niż silniki o strumieniu promieniowym – pole magnetyczne przebiega osiowo przez szczelinę powietrzną. Silniki te cieszą się szybkim wzrostem popularności w pojazdach napędzanych nowymi źródłami energii i robotyce.

Aktualny status:Firma Fullzen rozpoczęła dostarczanie próbek pierścieniowych magnesów osiowych wielobiegunowych dla klientów posiadających silniki o strumieniu osiowym o zakresie średnic zewnętrznych 40–200 mm.

Wybór liczby masztów: Ile masztów tak naprawdę potrzebujesz?

Liczba biegunów ma bezpośredni wpływ na gęstość momentu obrotowego, moment zaczepowy i rozdzielczość enkodera — istnieją jednak ograniczenia fizyczne zależne od średnicy pierścienia i minimalnej szerokości łuku bieguna.

Więcej biegunów w pierścieniu wielobiegunowym nie zawsze oznacza lepsze wyniki. Dobór liczby biegunów wymaga zrównoważenia trzech czynników: gęstości momentu obrotowego, momentu obrotowego i ograniczeń fizycznych.

Liczba biegunów a gęstość momentu obrotowego

Wpływ zwiększenia liczby biegunów na gęstość momentu obrotowego:

4 bieguny → 8 biegunów: Gęstość momentu obrotowego wzrasta o około 12–18%

8 biegunów → 16 biegunów: Gęstość momentu obrotowego wzrasta o około 8–12%

16 biegunów → 24 bieguny: Gęstość momentu obrotowego wzrasta o około 5–8%

Powyżej 24 biegunów: poprawa wyrównuje się; zaczynają się malejące korzyści.

Wzór jest jasny: największe korzyści przynosi modernizacja z mniejszej do większej liczby słupów. 8 słupów to zdecydowanie lepsza opcja niż 4 słupy, ale 24 słupy są tylko nieznacznie lepsze niż 16 słupów.

Liczba biegunów a moment obrotowy

Moment obrotowy – wahania momentu obrotowego przy odłączonym silniku – bezpośrednio powodują wibracje i hałas przy niskich prędkościach. Większa liczba biegunów zmniejsza moment obrotowy:

4 bieguny:Najwyższy moment obrotowy; odpowiedni do zastosowań o niskich wymaganiach dotyczących płynności ruchu.

8–12 słupów:Znacznie zmniejszony moment obrotowy; obejmuje większość zastosowań BLDC.

16+ tyczek:Niezwykle niski moment obrotowy; odpowiedni do precyzyjnych serwomechanizmów i bezpośredniego napędu o niskiej prędkości.

Wpływ liczby biegunów na moment obrotowy jest bardziej wyraźny niż jej wpływ na gęstość momentu obrotowego — dlatego też wielu klientów decyduje się na zwiększenie liczby biegunów, optymalizując płynność pracy silnika.

Ograniczenia maksymalnej liczby słupów

Liczby biegunów nie można zwiększać arbitralnie. Obowiązują trzy ograniczenia fizyczne:

Minimalna szerokość łuku biegunowego:Każdy biegun wymaga co najmniej 3 mm szerokości łuku (w przypadku spiekanego NdFeB). Poniżej tej wartości namagnesowanie staje się nierównomierne, a natężenie pola niestabilne.

Ograniczenie OD:Liczba biegunów × szerokość łuku bieguna ≤ π × średnica zewnętrzna. Na przykład pierścień o średnicy zewnętrznej 30 mm ma obwód zewnętrzny ≈94 mm, co pozwala na maksymalnie około 31 biegunów — ale uwzględniając odstępy międzybiegunowe, praktyczny limit wynosi 20–24 biegunów.

Precyzja urządzenia magnesującego:Większa liczba słupów wymaga większej dokładności pozycjonowania każdego rdzenia słupa w oprawie. Powyżej 24 słupów koszty oprawy gwałtownie rosną.

W Fullzen Technology zalecamy 8–16 biegunów dla średnicy zewnętrznej poniżej 30 mm, 12–24 biegunów dla średnicy zewnętrznej 30–60 mm i 16–32 biegunów dla średnicy zewnętrznej 60–100 mm. Zastosowania przekraczające 32 bieguny wymagają indywidualnej oceny wykonalności.

[Uwaga] Górny limit liczby biegunów zależy również od grubości ścianki. Pierścienie cienkościenne (grubość ścianki <3 mm) mają niższe limity liczby biegunów ze względu na zwiększony przepływ strumienia międzybiegunowego. W celu uzyskania szczegółowych obliczeń prosimy o kontakt z naszym zespołem inżynierów.

Proces magnesowania: co dzieje się za kulisami

Etap namagnesowania jest ostatnim i najbardziej nieodwracalnym etapem produkcji magnesów pierścieniowych — oto, co dzieje się w naszym warsztacie i jak wpływa to na harmonogram i koszty.

Projekt i koszt urządzenia magnesującego

Osprzęt magnesujący jest najważniejszym elementem procesu magnesowania. Różne metody magnesowania odpowiadają różnym strukturom osprzętu:

Uchwyt do magnesowania osiowego:Dwie równoległe płyty miedziane — najprostsza konstrukcja, najniższy koszt (100–300 dolarów). Wysoka uniwersalność; elementy mocujące można stosować w różnych klasach tego samego rozmiaru.

Osprzęt do magnesowania radialnego:Konstrukcja z rdzeniem wewnętrznym i zewnętrzną tuleją, wymagająca precyzyjnej koncentryczności (<0,05 mm). Koszt: 600–2000 USD (w zależności od rozmiaru).

Wielobiegunowy przyrząd do magnesowania:Każdy słup odpowiada niezależnemu rdzeniowi słupa; większa liczba słupów oznacza większą złożoność. Osprzęt 8-słupowy: 800–1200 USD; 24-słupowy: 2500–4000 USD; 48+ słupów: 5000–8000 USD i więcej.

Osprzęt to jednorazowa inwestycja — jeśli zamówienie wymaga ciągłej produkcji o tej samej liczbie biegunów, koszt osprzętu amortyzuje się do bardzo niskiego kosztu jednostkowego. Na etapach pilotażowych zalecamy rozpoczęcie od mniejszej liczby biegunów, aby zweryfikować projekt obwodu magnetycznego.

Parametry magnesowania impulsowego

Magnetyzacja to proces polegający na użyciu chwilowego silnego pola magnetycznego w celu odwrócenia wszystkich domen magnetycznych do orientacji docelowej. Kluczowe parametry:

Siła pola:Aby osiągnąć pełne namagnesowanie, konieczne jest przekroczenie wewnętrznej koercji materiału (Hcj). N42 wymaga >955 kA/m; 42SH wymaga >1710 kA/m.

Szerokość impulsu:Zwykle 0,5–5 ms, w zależności od objętości magnesu i materiału.

Kryterium nasycenia:Zmierz strumień po namagnesowaniu; jeżeli odchylenie od wartości standardowej przekracza 3%, namagnesowanie jest niewystarczające i należy zwiększyć energię impulsu.

W warsztacie magnetyzacyjnym Fullzen Technology używamy magnetyzera impulsowego o napięciu 5000 V / 1 000 000 μF, który jest w stanie spełnić wymagania dotyczące magnetyzacji od N35 do 50EH i od 2 do 72 biegunów.

Różnice w magnesowaniu pierścieni spiekanych, klejonych i formowanych wtryskowo

Procesy magnesowania różnią się znacząco pomiędzy trzema rodzajami materiałów:

Spiekany NdFeB (anizotropowy): Wymaga ekstremalnie silnych pól impulsowych (>3 T) do pełnego namagnesowania. Kierunek orientacji jest ustalany podczas prasowania; kierunek namagnesowania musi być zgodny z kierunkiem orientacji. Nieodwracalne po namagnesowaniu.

Wiązany NdFeB (izotropowy): Brak preferowanego kierunku orientacji; można go namagnesować w dowolnym kierunku. Wymaga niższego natężenia pola magnesującego (>1,5 T); namagnesowanie wielobiegunowe z łatwością pozwala uzyskać złożone wzory. Jednak maksymalny produkt energetyczny jest o 30–40% niższy niż w przypadku spiekania.

Formowany wtryskowo NdFeB (izotropowy): Najniższe właściwości magnetyczne (BHmax ≈5–10 MGOe), ale można go formować wtryskowo w złożone kształty i następnie namagnesować. Nadaje się do nieregularnych kształtów i ultracienkich pierścieni wielobiegunowych.

Wybór materiału na pierścień magnesujący zależy od priorytetów w danym zastosowaniu, takich jak wydajność magnetyczna i złożoność wzoru magnesowania. Aby uzyskać wysoką wydajność, wybierz materiał spiekany; w przypadku złożonych wzorów – materiał klejony.

Kontrola jakości po namagnesowaniu

Każdy pierścień namagnesowany musi przejść kontrolę przed wysyłką — oto trzy standardowe metody, które stosujemy w Fullzen Technology, i co każda z nich weryfikuje.

Pomiar cewki Helmholtza (strumień całkowity)

Cewka Helmholtza mierzy całkowity strumień magnetyczny magnesu — jest to najbardziej podstawowa metoda weryfikacji pełnego namagnesowania.

Zasada:Umieść magnes wewnątrz cewki Helmholtza, zmierz indukowane napięcie i oblicz całkowity strumień.

Zamiar:Sprawdź, czy namagnesowanie osiągnęło poziom nasycenia i czy wartości strumienia mieszczą się w tolerancji (zwykle ±5%).

Ograniczenie:Można zmierzyć jedynie całkowity strumień; nie można ustalić, czy rozkład pola jest równomierny lub czy istnieje symetria międzybiegunowa.

Każdy magnes Fullzen musi przejść test cewki Helmholtza przed wysyłką — jest to pierwszy etap naszego standardowego procesu kontroli jakości.

Skanowanie sondą Halla (dystrybucja pola)

Skanowanie sondą Halla pozwala zmierzyć rozkład pola magnetycznego na powierzchni magnesu, co jest szczególnie ważne w przypadku pierścieni wielobiegunowych.

Zasada:Sonda Halla obraca się i przesuwa wzdłuż powierzchni magnesu, rejestrując natężenie pola w każdym położeniu kątowym.

Zamiar:Sprawdź symetrię międzybiegunową, kształt fali pola (czystość fali sinusoidalnej/kwadratowej) i spójność odstępu między biegunami w pierścieniach wielobiegunowych.

Kluczowy wskaźnik:Odchylenie pola pomiędzy sąsiadującymi biegunami nie powinno przekraczać ±3%; pierścienie enkoderowe wymagają ±1%.

Klienci korzystający z enkoderów zazwyczaj wymagają raportów ze skanowania sondy Halla. W Fullzen jest to standardowy element kontroli jakości dla pierścieni enkoderów.

Metoda proszku żelaza (szybka kontrola wizualna)

Metoda proszku żelaznego jest najbardziej intuicyjną metodą kontroli jakościowej — proszek żelazny rozsypany na powierzchni magnesu układa się wzdłuż linii strumienia, bezpośrednio ujawniając rozkład pola.

Zamiar:Szybkie sprawdzenie, czy kierunek magnesowania jest poprawny, liczba biegunów jest prawidłowa i czy nie występują żadne oczywiste defekty magnesowania.

Ograniczenie:Tylko jakościowe; nie dostarcza wartości liczbowych. Dokładność jest znacznie niższa niż w przypadku skanowania sondą Halla.

Metoda wykorzystująca proszek żelaza jest zwykle stosowana do kontroli jakości pierwszego artykułu i szybkiego sortowania na linii produkcyjnej. Nie nadaje się do kontroli jakości towarów wychodzących, ale doskonale nadaje się do kontroli towarów przychodzących i szybkiego potwierdzenia namagnesowania.

Często zadawane pytania

P: Czy magnes pierścieniowy można ponownie namagnesować w innym kierunku po początkowym namagnesowaniu?

O: Nie. W przypadku spiekanych magnesów pierścieniowych NdFeB, orientacja magnetyczna jest określana na etapie prasowania. Po namagnesowaniu, ponowne namagnesowanie w innym kierunku nie zadziała, ponieważ domeny magnetyczne są już wyrównane. W przypadku konieczności zmiany kierunku namagnesowania, należy zamówić nowe magnesy z prawidłową orientacją określoną przed prasowaniem. W Fullzen Technology potwierdzamy kierunek namagnesowania na etapie weryfikacji rysunku, aby uniknąć tego problemu.

P: Ile biegunów może obsłużyć magnes pierścieniowy o średnicy zewnętrznej 30 mm?

A: Magnes pierścieniowy o średnicy zewnętrznej 30 mm zazwyczaj obsługuje do 16–20 biegunów, w zależności od grubości ścianki i minimalnej szerokości łuku biegunowego. Przy minimalnej szerokości łuku biegunowego wynoszącej 3 mm, obwód zewnętrzny pozwala na maksymalnie około 31 biegunów, ale ograniczenia praktyczne – precyzja mocowania magnesującego, grubość ścianki i rozproszenie strumienia magnetycznego między biegunami – ograniczają większość projektów do 16–20 biegunów. Przed zamówieniem uchwytów zalecamy potwierdzenie liczby biegunów z naszym zespołem inżynierów.

P: Dlaczego namagnesowanie promieniowe jest droższe od osiowego?

A: Magnetyzacja radialna wymaga specjalnego uchwytu, który generuje silne pole radialne od średnicy wewnętrznej do średnicy zewnętrznej, co jest bardziej skomplikowane w projektowaniu i produkcji niż prosty uchwyt płytkowy z osią. Uchwyty radialne zazwyczaj kosztują 5–20 razy więcej niż uchwyty osiowe (600–6000 USD i więcej, w zależności od rozmiaru pierścienia i liczby biegunów). Ponadto magnetyzacja radialna charakteryzuje się niższym współczynnikiem plastyczności (zwykle 90–95% w porównaniu z 98% i więcej w przypadku magnesowania osiowego) ze względu na wyższe wymagania dotyczące natężenia pola i precyzji ustawienia.

P: Jaki wzór magnesowania jest najlepszy dla silników BLDC?

A: W przypadku większości silników BLDC standardowym wyborem jest wielobiegunowe magnesowanie promieniowe. Silniki BLDC typu Inrunner zazwyczaj wykorzystują 8–14 biegunów; silniki typu Outrunner – 12–24 biegunów. Kierunek pola promieniowego (od średnicy wewnętrznej do średnicy zewnętrznej) pokrywa się z drogą strumienia w szczelinie powietrznej, zapewniając o 15–20% wyższe wykorzystanie niż magnesowanie osiowe. W Fullzen Technology ponad 70% zamówień na silniki określa wielobiegunowe magnesowanie promieniowe.

P: Jaka jest maksymalna temperatura robocza magnesów pierścieniowych wielobiegunowych?

A: Wielobiegunowe magnesy pierścieniowe podlegają tym samym ograniczeniom temperaturowym, co standardowe magnesy pierścieniowe – gatunki N35–N45 pracują w temperaturach do 80°C, gatunki SH – 150°C, a gatunki UH – 180°C. Pierścienie wielobiegunowe są jednak bardziej narażone na rozmagnesowanie w podwyższonych temperaturach, ponieważ cienkie sekcje biegunów mają niższą odporność na samoistne rozmagnesowanie. W zastosowaniach silnikowych powyżej 120°C zalecamy stosowanie gatunków 38SH lub 40UH zamiast standardowego N42.